EP0237443B1 - Perfectionnements aux corps de chauffe pour chauffe-eau à gaz - Google Patents

Perfectionnements aux corps de chauffe pour chauffe-eau à gaz Download PDF

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EP0237443B1
EP0237443B1 EP87400569A EP87400569A EP0237443B1 EP 0237443 B1 EP0237443 B1 EP 0237443B1 EP 87400569 A EP87400569 A EP 87400569A EP 87400569 A EP87400569 A EP 87400569A EP 0237443 B1 EP0237443 B1 EP 0237443B1
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EP
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heating body
chamber
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water
exchanger
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EP87400569A
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EP0237443A1 (fr
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Claude Malhere
Jean-Michel Porcher
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Chaffoteaux et Maury SAS
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Chaffoteaux et Maury SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/145—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form using fluid fuel

Definitions

  • the invention relates to heaters for gas water heaters in the form of a vertical tubular chamber barred at its upper end by a heat exchanger itself comprising a section of piping intended to be traversed by the water to be heated, a portion of the wall of said chamber consisting of a protective sheet coated internally with a body of refractory material.
  • a heating body is known from document DE-A-2 505 765.
  • these heating bodies fall into two categories, namely humid chambers and dry chambers.
  • the humid chambers are constituted by a sheet metal chimney around which is wound a coil intimately attached to it by brazing, said coil being intended to be traversed by the water to be heated before its admission into the exchanger.
  • They consist of a tube of refractory material, such as a silica-alumina mixture, externally lined with a protective metal wall, said tube being capped by the exchanger.
  • This construction easily lends itself to automated manufacture and dismantling of all of the piping intended to be traversed by the water to be heated.
  • the dry chambers described above have the drawback of giving rise to distributions of superheated water during repeated drawing.
  • the refractory body constituting the internal face of the dry chamber is little cooled between successive draws and the amount of heat accumulated in this body during each operation of the device - and even between its successive operations, due to the The permanent lighting of the pilot light is relatively high to the point that this body often remains red.
  • these devices must raise by about 50 ° C the cold water temperature allowed for a prolonged drawing regime and, at the start of each drawing, this temperature rise must not exceed over 20 ° C this speed value.
  • the hot water drawn in regime must be brought to a temperature of about 70 ° C and this temperature must remain below 90 ° C at the start of each draw.
  • the object of the invention is, above all, to remedy these drawbacks by limiting the maximum initial overheating likely to be observed at the start of repeated drawing to 15 ° C.
  • the heating bodies according to the invention also include, like the dry chambers, a portion of wall made of refractory material doubled externally by a simple protective sheet, that is to say devoid of water pipe, and they are essentially characterized in that the front portion of said wall is a thermally conductive metal panel comprising a capacity traversed by water to be heated just upstream of the exchanger and in that this panel is mounted in an easily removable manner on the rest of the wall, in particular by screwing.
  • the invention includes, apart from these main provisions, certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be more explicitly discussed below.
  • Figure 1 of this drawing shows in perspective view a water heater heater body established according to the invention.
  • FIG 2 similarly shows the same heater with its exchanger and its disassembled front panel.
  • Chamber 1 is equipped at its base with burner ramps (not shown) supplied with combustible gases and its role is to guide the flames coming from these ramps and the corresponding hot gases towards the exchanger.
  • the exchanger 2 is constituted, in a manner known per se, by a succession of vertical and parallel fins 3 braced by the parallel rectilinear strands 4 1 of a section of piping 4 intended to be traversed by the water to be heated , said strands forming zigzags with semicircular connections 4 2 which connect their ends two by two.
  • the zigzag portion of the section 4 is itself extended outside the exchanger by two elbows 4 3 , 4 4 oriented downwards, elbows one of which is itself extended by a vertical strand 4 5 then the other ends with a threaded end 5 for connection.
  • Room 1 comprises four flat panels, namely a rear panel 6, two side panels 7 and 8 and a front or front panel 9, the front of the room being the area where the user who controls the water heater is located. that the back corresponds to a support wall in the most general case or it is a wall appliance.
  • Each of the three rear 6 and side 7 and 8 panels 6 is constituted, as for the known dry chambers, by a plate 10 of refractory material, in particular of silica-alumina, externally lined with a metal plate 11.
  • the three plates 11 are preferably formed by folding along a U at right angles to the same sheet of galvanized steel.
  • edges of the three metal sections 11 are themselves folded at a right angle so as to form stiffening flaps for the partial trunk thus formed, the horizontal flaps 12 also serving as guide and / or closure flanges while the edges vertical 13, perforated at 14, serve as a support surface.
  • the front panel 9 is, for its part, constituted by a rectangular or square sheet 1 made of a thermally conductive metal such as copper, on the outer face of which is brazed a section of piping 16 also made of a thermally conductive metal such as the copper.
  • This sheet 15 is pierced near its vertical edges by slots 17 and it is attached by screwing to the vertical flaps 13 above using screws 18 cooperating with the holes 14.
  • the pipe section 16 is a zigzag coil having vertical rectilinear strands and terminated upwards by a flared end piece 19 (FIG. 2) placed in a location such that it can be easily connected so watertight with the nozzle 5 above using any suitable fitting 20 that can be easily removed, preferably of a screw-on type (FIG. 1).
  • the assembly of the exchanger 2 and of the sections of piping which exit therefrom constitutes a drawer which can be moved horizontally above the front panel 9 so as to be easily placed in the upper zone of the chamber 1, from the front of the unit, and to be removed from this area forward.
  • this drawer relative to the chamber 1 is advantageously ensured, at the rear, by resting its rear semi-circular strands 4 z on horizontal tabs 21 punctured in the rear sheet metal 11, and at the front by execution of connection 20.
  • the presence of the pipe section 16 just upstream of the exchanger 2 and in the immediate vicinity of the hot walls of the chamber 1 makes it possible to increase the volume of water immobilized in the hot portion of the device between the successive withdrawals. , and therefore increase the heat capacity of this volume of water and reduce momentary overheating.
  • the front panel 9 with water jacket forms between the combustion chamber and the front or front portion of the covering of the appliance a heat shield more efficient than a heat-accumulating refractory wall, which reduces the temperature. of said facade and therefore reduces on the one hand the burning sensations experienced during contact between this facade and the hands or faces of users, and on the other hand the heating of the volume located in front of the device.

Description

  • L'invention est relative aux corps de chauffe pour chauffe-eau a gaz se présentant sous la forme d'une chambre verticale tubulaire barrée à son extrémité supérieure par un échangeur de chaleur comportant lui-même un tronçon de tuyauterie destiné à être traversé par l'eau à chauffer, une portion de la paroi de ladite chambre étant constituée par une tôle de protection revêtue intérieurement par un corps en matériau réfractaire. Un tel corps de chauffe est connu du document DE-A-2 505 765.
  • Dans les modes de réalisation connus, ces corps de chauffe se répartissent en deux catégories, à savoir les chambres humides et les chambres sèches.
  • Les chambres humides sont constituées par une cheminée de tôle autour de laquelle s'enroule un serpentin rapporté intimement sur elle par brasure, ledit serpentin étant destiné à être parcouru par l'eau à chauffer avant son admission dans l'échangeur.
  • Ces réalisations sont coûteuses et le serpentin n'est pas démontable: il ne peut donc être remplacé, par exemple en cas d'entartrage.
  • Les chambres sèches remédient à ces inconvénients.
  • Elles sont constituées par un tube en matériau réfractaire, tel qu'un mélange silice-alumine, doublé extérieurement par une paroi métallique de protection, ledit tube étant coiffé par l'échangeur.
  • Cette construction se prête facilement à une fabrication automatisée et au démontage de l'ensemble de la tuyauterie destinée à être parcourue par l'eau à chauffer.
  • Mais pour certaines réalisations de chauffe-eau, les chambres sèches ci-dessus décrites présentent l'inconvénient de donner lieu à des distributions d'eau surchauffée lors des puisages répétés.
  • En effet le corps réfractaire constitutif de la face interne de la chambre sèche est peu refroidi entre les puisages successifs et la quantité de chaleur accumulée dans ce corps lors de chaque fonctionnement de l'appareil - et même entre ses fonctionnements successifs, du fait de l'allumage permanent de la veilleuse - est relativement élevée âu point que ce corps demeure souvent porté au rouge.
  • Il en résulte que le volume d'eau contenu dans l'échangeur, volume relativement faible, est fortement chauffé par ce corps réfractaire.
  • Selon les normes généralement appliquées aux chauffe-eau, ces appareils doivent élever d'environ 50°C la température de l'eau froide admise pour un régime de puisage prolongé et, au début de chaque puisage, cette élévation de température ne doit pas excéder de plus de 20°C cette valeur de régime.
  • C'est ainsi que, pour une température d'eau froide de 20°C, l'eau chaude puisée en régime doit être portée à une température de l'ordre de 70°C et que cette température doit demeurer inférieure à 90°C au début de chaque puisage.
  • Avec les chambres sèches connues du type décrit ci-dessus, cette dernière valeur est souvent dépassée et peut atteindre à quelques degrés près la température d'ébullition de l'eau, ce qui n'est bien entendu pas admissible.
  • L'invention a pour but, surtout, de remédier à ces inconvénients en limitant à 15°C environ la surchauffe initiale maximum susceptible d'être observée lors des débuts de puisages répétés.
  • A cet effet les corps de chauffe selon l'invention comportent encore, comme les chambres sèches, une portion de paroi en matériau réfractaire doublée extérieurement par une tôle de protection simple, c'est-à-dire dépourvue de conduite d'eau, et ils sont essentiellement caractérisés en ce que la portion frontale de ladite paroi est un panneau en métal thermiquement conducteur comprenant une capacité traversée par l'eau à chauffer juste en amont de l'échangeur et en ce que ce panneau est monté de façon facilement amovible sur le reste de la paroi, notamment par vissage.
  • Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes:
    • - le panneau frontal est monté de façon facilement amovible sur le reste du corps de chauffe, notamment par vissage,
    • - la chambre à eau formée par le panneau frontal comprend un embout orienté verticalement vers le haut et propre à être facilement raccordé à un embout orienté verticalement vers le bas prévu à une extrémité du tronçon de tuyauterie de l'échangeur,
    • - le panneau frontal est constitué par une tôle sur laquelle est intimement brasé un tronçon de tuyauterie formant la chambre à eau,
    • - le tronçon selon l'alinéa précédent comprend un serpentin en zigzags,
    • - les brins rectilignes des zigzags selon l'alinéa précédent sont orientés verticalement,
    • - le panneau frontal est constitué par deux cloisons parallèles légèrement écartées l'une de l'autre dont les bords sont rapportés l'un contre l'autre de manière étanche de façon à former la chambre à eau,
    • - l'une au moins des deux cloisons selon l'alinéa précédent présente des empreintes en creux dont les fonds sont soudés contre l'autre cloison,
    • - l'échangeur se présente sous la forme d'un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal et propre à être logé de façon amovible à l'intérieur de l'U formé par les trois autres panneaux délimitant le corps de chauffe.
  • L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.
  • Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant au dessin ci- annexé d'une manière bien entendu non limitative.
  • La figure 1, de ce dessin, montre en vue perspective un corps de chauffe de chauffe-eau établi selon l'invention.
  • La figure 2 montre semblablement le même corps de chauffe avec son échangeur et son panneau frontal démonté.
  • Le corps de chauffe ici considéré comprend:
    • - une chambre tubulaire 1 orientée verticalement présentant une section horizontale rectangulaire ou carrée,
    • - et un échangeur de chaleur 2 s'étendant en travers de l'extrémité supérieure de la chambre 1.
  • La chambre 1 est équipée à sa base de rampes de brûleurs (non représentées) alimentées en gaz combustibles et son rôle est de guider vers l'échangeur les flammes provenant de ces rampes et les gaz chauds correspondants.
  • L'échangeur 2 est constitué, d'une façon connue en soi, par une succession d'ailettes 3 verticales et parallèles entretoisées par les brins rectilignes parallèles 41 d'un tronçon de tuyauterie 4 destiné à être parcouru par l'eau à chauffer, lesdits brins formant des zigzags avec des raccords en demi-cercle 42 qui relient leurs extrémités deux à deux.
  • La portion en zigzags du tronçon 4 est elle-même prolongée à l'extérieur de l'échangeur par deux coudes 43, 44 orientés vers le bas, coudes dont l'un est lui-même prolongé par un brin vertical 45 alors que l'autre se termine par un embout 5 fileté aux fins de raccordement.
  • La chambre 1 comprend quatre panneaux plats, savoir un panneau arrière 6, deux panneaux latéraux 7 et 8 et un panneau avant ou frontal 9, l'avant de la chambre étant la zone où se trouve l'usager qui commande le chauffe-eau alors que l'arrière correspond à un mur de support dans le cas le plus général ou il s'agit d'un appareil mural.
  • Chacun des trois panneaux arrière 6 et latéraux 7 et 8 est constitué, comme pour les chambres sèches connues, par une plaque 10 en matériau réfractaire, notamment en silice-alumine, doublée extérieurement par une plaque métallique 11.
  • Les trois plaques 11 sont de préférence formées par pliage selon un U à angles droits d'une même tôle en acier galvanisé.
  • Les bords des trois pans métalliques 11 sont eux- mêmes rabattus à angle droit de façon à former des rabats de raidissement pour le coffre partiel ainsi formé, les rabats horizontaux 12 servant en outre de rebords de guidage et/ou de fermeture alors que les bords verticaux 13, perforés en 14, servent de portée de support.
  • Le panneau frontal 9 est, quant à lui, constitué par une tôle rectangulaire ou carrée 1 en un métal thermiquement conducteur tel que le cuivre, sur la face extérieure de laquelle est brasé un tronçon de tuyauterie 16 également constitué en un métal thermiquement conducteur tel que le cuivre.
  • Cette tôle 15 est percée près de ses bords verticaux par des lumières 17 et elle est rapportée par vissage sur les rabats verticaux 13 ci-dessus à l'aide de vis 18 coopérant avec les trous 14.
  • Dans le mode de réalisation illustré, le tronçon de tuyauterie 16 est un serpentin en zigzags présentant des brins rectilignes verticaux et terminé vers le haut par un embout évasé 19 (figure 2) disposé en un emplacement tel qu'il puisse être facilement raccordé de façon étanche avec l'embout 5 ci-dessus à l'aide de tout raccord approprié 20 facilement démontable, de préférence d'un type à vissage (figure 1).
  • L'ensemble de l'échangeur 2 et des tronçons de tuyauterie qui en sortent constitue un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal 9 de façon à être facilement mis en place dans la zone supérieure de la chambre 1, à partir de l'avant de l'appareil, et à être retiré de cette zone vers l'avant.
  • Le positionnement vertical de ce tiroir par rapport à la chambre 1 est avantageusement assuré, à l'arrière, par repos de ses brins semi-circulaires arrière 4z sur des pattes horizontales 21 crevées dans la tôle arrière 11, et à l'avant par exécution du raccord 20.
  • Il résulte de la construction décrite ci-dessus que l'échangeur 2 et le panneau avant 9 peuvent être très facilement démontés du reste du corps de chauffe, indépendamment l'un de l'autre, ce qui simplifie leurs réparations ou nettoyages et permet éventuellement leur remplacement.
  • De plus la présence du tronçon de tuyauterie 16 juste en amont de l'échangeur 2 et à proximité immédiate des parois chaudes de la chambre 1 permet d'accroître le volume d'eau immobilisé dans la portion chaude de l'appareil entre les puisages successifs, et donc d'accroître la capacité calorifique de ce volume d'eau et d'en réduire les surchauffes momentanées.
  • On peut ainsi limiter à moins de 20°C, voire de 15°C, la valeur maximum de la surchauffe susceptible d'être observée lors du début de chaque puisage effectué peu de temps après la fin d'un puisage antérieur.
  • En outre le panneau avant 9 à chemise d'eau forme entre la chambre de combustion et la façade ou portion frontale de l'habillage de l'appareil un écran thermique plus efficace qu'une paroi réfractaire accumulatrice de calories, ce qui diminue la température de ladite façade et réduit par conséquent d'une part les sensations de brûlure éprouvées lors des contacts entre cette façade et les mains ou visages des usagers, et d'autre part l'échauffement du volume situé devant l'appareil.
  • Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés: elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment:
    • - celles où la chambre à eau formée par le panneau frontal serait constituée autrement que par un serpentin s'étendant selon des zigzags à brins rectilignes verticaux brasé sur une plaque métallique, cette chambre étant constituée par exemple par un tel serpentin à brins rectilignes horizontaux, ou encore par une double cloison métallique dont les bords seraient rapportés de façon étanche l'un contre l'autre, l'une au moins des deux cloisons présentant avantageusement des empreintes creuses, notamment ponctuelles ou linéaires, dont les fonds seraient soudés contre l'autre cloison, ce qui présente le double avantage de renforcer mécaniquement la construction et de soumettre l'eau en circulation à une turbulence favorable à l'échange thermique,
    • - celles où un ou deux des trois panneaux 6, 7, 8 autres que le panneau frontal 9 constitutifs de la chambre tubulaire 1 serait agencé au moins en partie comme ce panneau frontal à la manière d'une paroi «humide» ou chambre à eau à parois thermiquement conductrices, seul le panneau restant (ou les panneaux restants) étant alors constitué(s) à la façon des panneaux «secs» ci-dessus, c'est-à-dire comportant une plaque en matériau réfractaire doublée par une simple tôle extérieure,
    • - et celles où le chauffe-eau considéré ne serait pas un appareil chauffe-eau proprement dit destiné uniquement à des puisages intermittents d'eau chaude, mais un appareil de chauffage d'eau de puissance calorifique supérieure, tel qu'un chauffe-bain ou qu'une chaudière de chauffage central.

Claims (8)

1. Corps de chauffe pour chauffe-eau à gaz se présentant sous la forme d'une chambre verticale tubulaire.( 1 ) barrée à son extrémité supérieure par un échangeur de chaleur (2) comportant lui-même un tronçon de tuyauterie (4) destiné à être traversé par l'eau à chauffer, une portion (6, 7, 8) de la paroi de ladite chambre étant constiutée par une tôle de protection (11) revêtue intérieurement par un corps en matériau réfractaire (10), caractérisé en ce que la portion frontale (9) de ladite paroi est un panneau en métal thermiquement conducteur comprenant une capacité traversée par l'eau à chauffer juste en amont de l'échangeur et en ce que ce panneau est monté de façon facilement amovible sur le reste de la paroi, notamment par vissage (en 18).
2. Corps de chauffe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la capacité comprise par le panneau frontal présente un embout ( 19) orienté verticalement vers le haut et propre à être facilement raccordé à un embout (5) orienté verticalement vers le bas prévu à une extrémité de tronçon de tuyauterie (4) de l'échangeur (2).
3. Corps de chauffe selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que le panneau frontal (9) est constitué par une tôle ( 15) sur laquelle est intimement brasé un tronçon de tuyauterie (16) formant la capacité.
4. Corps de chauffe selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tronçon (16) brasé sur la tôle (15) comprend un serpentin en zigzags.
5. Corps de chauffe selon la revendication 4, caractérisé en ce que les brins rectilignes des zigzags sont orientés verticalement.
6. Corps de chauffe selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le panneau frontal est constitué par deux cloisons parallèles légèrement écartées l'une de l'autre dont les bords sont rapportés l'un contre l'autre de manière étanche de façon à former la capacité.
7. Corps de chauffe selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une au moins des deux cloisons présente des empreintes en creux dont les fonds sont soudés contre l'autre cloison.
8. Corps de chauffe selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'échangeur (2) se présente sous la forme d'un tiroir déplaçable horizontalement au-dessus du panneau frontal (9) et propre à être logé de façon amovible à l'intérieur de l'U formé par le reste (6, 7, 8) de la paroi délimitant le corps de chauffe.
EP87400569A 1986-03-14 1987-03-13 Perfectionnements aux corps de chauffe pour chauffe-eau à gaz Expired EP0237443B1 (fr)

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EP (1) EP0237443B1 (fr)
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AU (1) AU599360B2 (fr)
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DK (1) DK164243C (fr)
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